基于CyFi无线传感器网络组建与通信设计

　　实现无线传感器网络的相关协议层出不穷，如红外、蓝牙、ZigBee、Wi-Fi等。但是目前这些协议都存在种种问题，例如红外技术遇到障碍物就失灵，蓝牙比较耗电，ZigBee协议比较复杂等等。针对这些问题，Cypress公司推出了CyFi低功耗无线解决方案，同时还推出了针对新手的PSoCFirstTouch入门套件CY3271以及其他扩展套件。本文使用此套件组建CyFi无线传感器网络，并在PC机上通过USB接口实现节点的绑定及数据的采集。

　　CyFi简介

　　Cypress公司先前推出的WirelessUSB技术已被广泛应用于无线鼠标、键盘、游戏手柄等产品中。在此基础之上，Cypress公司又推出了针对嵌入式控制领域的一款低成本、低功耗、高可靠性的无线射频解决方案——CyFi。CyFi的市场定位使其具有可靠、简化、低功耗、多信道等特点。

　　①可靠。通过使用直接序列扩频(DSSS)调制技术，CyFi能够使传输的数据从可能的错误中恢复回来，从而提供出色的连接可靠性。对于来自同样工作在非常拥挤的2.4GHz频段的Wi—Fi、蓝牙、ZigBee等其他无线技术的干扰，CyFi的跳频技术能以预设的频段间隔自动搜索干净的信道进行通信，如图1所示。同时，CyFi的链接管理功能可以根据网络环境将发射功率、传输速率自动调整到保证可靠链接的最优配置上。DSSS调制、跳频技术和成熟的链接管理算法使得CyFi成为2.4GHz频段的高可靠性无线解决方案。

　　②简化。CyFi提供的轻量级星型协议栈CYFISNP尺寸非常小，应用于Hub仅占用8KB，而应用于节点仅为6KB，如图2所示。CYFISNP协议栈可直接在PSoCDesigner中使用，其所提供的用户模块使开发者只需简单的拖放即可实现创新的无线设计，用户无需自行编写任何通信协议或编码，与PSoC可编程片上系统的结合使其在研发过程的任何阶段都可进行重新编程。

　　③低功耗。为了实现低功耗，CyFi尽量工作在睡眠模式。这意味着在干扰较弱的情况下，CyFi将以尽可能快的速度(1Mbps)传输，以缩短传输时间;而在干扰较强的情况下，将启用DSSS调制技术并提高RF发射功率以250kbps的速率传输，从而减少重传的可能。当节点与Hub的距离较近时，节点也能降低发射功率从而减小功耗。这种有效的电源管理机制使得采用CyFi的典型传感器应用只靠2节AA电池就可使用4年之久。

　　④多信道。由于CyFi仅占用1MHz的带宽，故可用信道多达80个，而ZigBee等仅能使用16个5MHz的信道。

　　CY3271简介

　　CY3271是Cypress公司针对新手推出的一款带CyFi的低成本USB接口套件，包括PSoC集成开发环境PSoCDesigner、用于数据采集的感应控制软件SCD、带RF功能的PC桥FTPC、多功能板FTMF、支持长距离无线应用并带功率放大器的RF扩展板FTRF，以及2个电池板。其中，PC桥FTPC作为CyFi的Hub设备使用;RF扩展板FTRF作为CyFi的节点设备使用，同时带有一个超低功耗的温度传感器;而多功能板FTMF中带有CapSense触摸传感器、接近式传感器、温度传感器、光传感器和红、黄、蓝3个LED灯。本文中仅以CapSense触摸传感器为例。